通信系统的制作方法
【专利摘要】描述了一种移动通信系统，其中网络利用针对交通工具预期行进的路线的预期跟踪区域信息来配置安装在该移动交通工具(如火车)中的移动中继节点。与该移动中继节点关联的UE配备有列表，以及如果交通工具的移动对应于所存储的列表，则不执行跟踪区域更新。在不能提前了解路线的情况下，利用固定的跟踪区域和固定的无线电小区来配置移动中继节点，使得关联的UE不监测跟踪区域的改变，并且因此在具有与网络的无线电连接的同时不执行针对网络的跟踪区域更新或者网络不需要控制UE移动性。
【专利说明】通信系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于向移动的或固定的通信设备提供中继服务的通信系统及其组件。本发明具体地(但不排他性地)涉及在如3GPP标准文档TS36-300V10.4.0、TS36-311V10.2.0和TS36.413V10.2.0中当前定义的高级长期演进(LTE)系统中使用的中继服务。
【背景技术】
[0002]对于高级LTE，中继被视为例如用于提高针对用户设备(UE)的高数据速率的覆盖、临时网络部署、小区边缘吞吐量和/或提供新小区区域中的覆盖的工具。高级LTE通过使得中继节点(RN)无线连接到基站(eNB)(称为供给方eNB (DeNB))来支持中继。除了为其自己的“供给方”小区提供服务之外，供给方eNB还经由演进通用陆地无线电接入(E-UTRA)无线电接口的修改版本为RN提供服务。该修改的接口被称为“Un”接口。
[0003]每个RN具有很多方面的基站功能，并且因此能够担当为其自己的“中继”小区提供服务的基站。因此，从中继小区中的用户设备的角度看，RN实质上表现为传统的LTE基站。然而，除了基站功能之外，RN还支持UE功能的子集，例如包括:物理层、媒体访问控制(MAC)、无线电资源控制(RRC)和非接入层(NAS)功能中的很多方面，以允许其无线连接到供给方eNB。
[0004]在一些情况下，RN将被安装在移动交通工具中，例如在火车、公共汽车、轮船等等中。这样的移动RN会随着其地理位置的变化，将其附着从一个供给方eNB改变至另一个供给方eNB。当移动RN移动到属于新的跟踪区域(TA)的新的供给方eNB时，移动RN将向其所服务的UE广播新TA的标识符。然后这将导致这些UE发起针对核心网的信令，以向网络通知UE所处的新TA(为了在进行对UE的传入呼叫时找到UE的目的)。对于已经活跃连接到核心网的UE，这涉及发送RRC已连接模式移动性信令消息，而对于空闲模式下的UE，这涉及向核心网中的移动性管理实体(MME)发送TA更新消息。
[0005]由于这些UE将会同时都改变TA，将会存在信令消息的激增，并且这可能会导致在RN与供给方eNB之间的空中接口上的信令故障，并可能导致活跃连接模式下的UE的连接丢失。
[0006]本发明人已经认识到，需要提供一种新的方式来向网络通知经由这种移动RN连接的UE的跟踪区域的改变。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种改进的通信系统和改进的通信系统的组件，其克服了或至少减轻了上述问题。
[0008]因此，本发明的一个方面提供了一种在通信系统中使用的中继节点，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述中继节点包括:收发器电路，用于向基站发送信号和从所述基站接收信号以及向与所述中继节点关联的一个或多个用户设备发送信号和从所述一个或多个用户设备接收信号；存储器，用于存储中继节点标识符(以及还可能用于存储移动中继节点信息)；以及通信控制器，用于控制关联的用户设备与基站之间的通信；其中，所述通信控制器可操作用于当所述中继节点连接到所述基站时，向所述基站发送中继节点标识符；以及其中，所述通信控制器可操作用于从关联的用户设备接收连接消息，以及被布置为将所述中继节点标识符插入所述连接消息中，以及向所述基站发送所述连接消息。
[0009]本发明还提供了一种在通信系统中使用的基站，所述基站包括:收发器电路，被布置为向所述通信系统的网络节点发送信号和从所述通信系统的网络节点接收信号，以及向中继节点发送信号和从所述中继节点接收信号，所述中继节点允许一个或多个用户设备经由所述中继节点连接到所述基站；以及通信控制器，可操作用于当所述中继节点连接到所述基站时接收中继节点标识符，并且可操作用于向所述网络节点发送所述中继节点标识符；以及其中，所述通信控制器可操作用于从所述中继节点接收来自与所述中继节点相关联的用户设备的连接消息，并且可操作用于将所接收的连接消息连同所述中继节点标识符一起向所述网络节点发送。
[0010]本发明还提供了一种在通信系统中使用的网络节点，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述网络节点包括:收发器电路，被布置为向所述基站发送信号和从所述基站接收信号；通信控制器，可操作用于当中继节点连接到第一基站时从所述第一基站接收中继节点标识符，并且可操作用于将所述中继节点标识符连同跟踪区域数据一起存储，所述跟踪区域数据对应于与从其接收所述中继节点标识符的所述第一基站关联的跟踪区域；以及所述通信控制器可操作用于从所述第一基站接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息，并且可操作用于存储将所述用户设备与所述中继节点相关联的数据，使得与所述中继节点关联的跟踪区域数据也与所述用户设备相关联。
[0011]本发明还提供了一种与通信系统一起使用的用户设备，所述用户设备包括:收发器电路，被布置为向移动中继节点发送信号和从所述移动中继节点接收信号；以及通信控制器，可操作用于与所述移动中继节点相关联，以及从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前跟踪区域；跟踪区域处理器，可操作用于当所述用户设备进入新的跟踪区域时发送跟踪区域更新消息；其中，所述通信控制器可操作用于接收所述移动中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表，并且可操作用于当所述新的跟踪区域在预定列表上时禁止所述跟踪区域处理器的操作。
[0012]本发明还提供了一种在通信系统中使用的中继节点，所述通信系统具有多个基站，所述中继节点包括:用于当所述中继节点连接到基站时向所述基站发送中继节点标识符的装置；用于从关联的用户设备接收连接消息的装置；用于将所述中继节点标识符插入所接收的连接消息中的装置；以及用于向所述基站发送所述连接消息的装置。
[0013]本发明还提供了一种在通信系统中使用的基站，所述基站包括:用于当中继节点连接到所述基站时接收中继节点标识符的装置；用于向所述通信系统的网络节点发送所述中继节点标识符的装置；用于从所述中继节点接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息的装置；以及，用于将所接收的连接消息连同所述中继节点标识符一起向网络节点发送的装置。
[0014]本发明还提供了在通信系统中使用的网络节点，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述网络节点包括:用于当中继节点连接到第一基站时从所述第一基站接收中继节点标识符的装置；用于将所述中继节点标识符连同对应于与所述第一基站关联的跟踪区域的跟踪区域数据一起存储的装置；以及用于从所述第一基站接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息；以及用于存储将所述用户设备与所述中继节点相关联的数据，使得与所述中继节点相关联的跟踪区域数据也与所述用户设备相关联的装置。
[0015]本发明还提供了一种与通信系统一起使用的用户设备，所述用户设备包括:用于与移动中继节点相关联的装置；用于从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前跟踪区域的装置；用于当所述用户设备接收新的跟踪区域时发送跟踪区域更新消息的装置；用于接收所述移动中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表的装置；以及用于当所述新的跟踪区域在预定列表上时阻止发送跟踪区域更新消息的装置。
[0016]本发明还提供可在载波信号或记录介质上提供的对应方法和计算机软件产品。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]现在将仅作为示例，参考附图来描述本发明的实施例，在附图中:
[0018]图1示意性地示出了具有安装在火车中的移动中继节点的移动电信系统；
[0019]图2是示出了形成图1所示系统的一部分的用户设备的主要组件的框图；
[0020]图3是示出了形成图1所示系统的一部分的基站的主要组件的框图；
[0021]图4是示出了形成图1所示系统的一部分的移动中继节点的主要组件的框图；
[0022]图5是示出了形成图1所示系统的一部分的移动性管理实体的主要组件的框图；
[0023]图6a是示出了用于将移动中继节点附着到基站的过程的时序图；
[0024]图6b是示出了用于将用户设备经由移动中继节点附着到移动电信系统的过程的时序图；
[0025]图6c是示出了无MME参与的中继节点移动性的第一过程的时序图；
[0026]图6d是示出了有MME参与的中继节点移动性的第一过程的时序图；
[0027]图7a是示出了无MME参与的中继节点移动性的第二过程的时序图；
[0028]图7b是示出了有MME参与的中继节点移动性的第二过程的时序图；
[0029]图8示意性地示出了具有安装在火车中的移动中继节点的移动电信系统；
[0030]图9a是示出了用于将移动中继节点附着到图8所示系统中的基站的过程的时序图；以及
[0031]图9b是示出了用于将用户设备经由移动中继节点附着到图8所示移动电信系统的过程的时序图。
【具体实施方式】
[0032]实施例1-概述
[0033]在根据GSM标准工作的电信系统中，在位置区域和路由区域中跟踪用户设备(例如移动电话)。根据UMTS标准，可以在UTRAN注册区域以及位置区域和路由区域中跟踪用户设备。在LTE中，“跟踪区域”被用作位置区域、路由区域和UTRAN注册区域的统称。
[0034]图1示意性地示出了移动(蜂窝)电信系统1，其包括具有移动中继节点(RN)3的火车2，该移动中继节点3向火车2中的用户携带的多个用户设备(UE) 5-1至5-7 (如移动电话)提供基站功能。移动中继节点3在沿着轨道9行进时，附着到供给方基站7-1到7-4。供给方基站7-1和7-2属于跟踪区域TA-1，而供给方基站7-3和7_4属于跟踪区域TA-2。电信系统I还包括核心网11，核心网11包括移动性管理实体(MME) 13-1和13_2，它们管理核心网11内的UE的移动性；操作和维护单元(OAM) 15，其配置核心网中的各种设备；以及归属订户服务器(HSS) 17，其存储与不同的UE5关联的订户数据。尽管单个MME可以很好地服务位于不同跟踪区域中的多个基站，在TA-1中的供给方基站7与MME13-1耦合，而TA-2中的供给方基站7耦合到MME13-2。
[0035]当火车2沿着轨道9行进，并且移动中继节点3从供给方基站7-2切换到供给方基站7-3时，移动RN3及UE5所处的跟踪区域发生变化。这导致产生上文讨论的问题。然而，在该示例实施例中，移动中继节点3被分配其自己的固定的小区ID和跟踪区域(在该例子中是TA-96)，移动中继节点3将该固定的小区ID和跟踪区域广播给与其关联的UE5。当移动中继节点3从TA-1移动到TA-2时，移动中继节点3不改变它的跟踪区域标识符。因此，在该示例性实施例中，UE5意识不到位置上的变化，并且以好像它们没有移动地方式来工作。当然，它们正与火车2 —起移动，并且核心网11需要保持跟踪正在由移动中继节点3服务的UE5的位置。在该示例实施例中，这是通过下述方式实现的:将移动中继节点3布置为，至少在UE5首次注册到移动中继节点3时，将移动中继节点3标识符包括在由UE5发送给核心网11的信令消息中。例如，这可能是在UE5移动到与移动中继节点3关联的跟踪区域中时发送的跟踪区域更新消息，或者在UE5切换到移动中继节点3的小区时的切换消息。因此，MME13可以存储用于识别经由移动中继节点3注册且因而随着移动中继节点
3一起移动的UE5的信息。于是，当移动中继节点3从一个跟踪区域移动到另一个跟踪区域时，MME13跟踪移动中继节点3的移动，以及因此跟踪关联的UE5的移动。MME13可以根据下述方式来跟踪该移动:i)当移动中继节点3从供给方基站7-2移动到供给方基站7-3时，MME13接收到的路径切换请求或切换通知消息；或者ii)移动中继节点3发送的NAS跟踪区域更新消息(如果它被编程为报告跟踪区域的这种变化)。如果UE5离开火车2，则它将检测到新的跟踪区域，因此将发起NAS跟踪区域更新消息，其将向MME13通知UE5不再与移动中继节点3相关联。
[0036]以这种方式，保持向MME13通知与火车2 —起移动的UE5的位置，并且UE5不需要向网络发信号通知新的位置区域——从而节省了通过空中接口发送的业务并且节省了电池电力。
[0037]现在将参照图2至图7来描述对该示例实施例的组件和MME13跟踪移动中继节点3的移动的两种备选方式的详细描述。
[0038]用户设备
[0039]图2示意性地示出了图1所示的用户设备5的主要组件。如图所示，用户设备5包括收发器电路31，其可操作用于:经由至少一个天线33，向移动中继节点3 (或者直接向基站7)发送信号以及从移动中继节点3(或者直接从基站7)接收信号。收发器电路31的操作是由控制器37根据存储在存储器39中的软件来控制的。该软件包括:操作系统41、通信控制模块43和跟踪区域处理模块47，等等。
[0040]该通信控制模块43可操作用于控制与移动中继节点3的通信，例如包括:确定在其与移动中继节点3的通信中收发器电路31要使用的资源。
[0041]跟踪区域处理模块47可操作用于检测移动中继节点3提供的跟踪区域标识符，以及使UE5在跟踪区域标识符发生改变时发送跟踪区域更新消息。
[0042]基站
[0043]图3是示出了图1所示的基站7(如供给方基站7-1)中的主要部件的框图。基站7是固定的通信节点，它在其覆盖区域内向用户设备5提供服务。在根据本发明的示例实施例中，基站7E与用户设备5经由移动中继节点3进行通信。如图所示，基站7包括收发器电路51，其可操作用于经由至少一个天线53向移动中继节点3发送信号和从移动中继节点3接收信号。基站7还可操作用于:经由网络接口 55，向核心网11的MME13和其他基站发送信号以及从核心网11的MME13和其他基站接收信号。收发器电路51的操作是由控制器57根据存储在存储器59中的软件来控制的。该软件包括:操作系统61、通信控制模块63、中继节点管理模块65、跟踪区域处理模块67、以及操作和维护模块69，等等。
[0044]该通信控制模块63可操作用于控制在基站与移动中继节点3、UE5和网络设备(如，MME)之间的通信。
[0045]中继节点管理模块65可操作用于控制在基站7与附着到它的移动中继节点3之间的连接。
[0046]跟踪区域处理模块67可操作用于维护和广播由网络分配给基站7的跟踪区域的标识。基站7可以具有多个小区，该多个小区通常被分配给同一跟踪区域。然而，这些小区中的每个小区可被分配到不同的跟踪区域，或者这些小区中的至少一些小区可被分配给一个跟踪区域，而其他小区可被分配给不同的跟踪区域。然而，每个小区仅被分配给一个跟踪区域。
[0047]操作和维护模块69负责存储用于基站7的其通常从0AM15接收到的工作参数，如跟踪区域标识符。
[0048]中继节点
[0049]图4示意性地示出了图1所示的移动中继节点3的主要组件。移动中继节点3是与基站7类似的通信节点，它在其自身的覆盖区域内提供服务，但是移动中继节点3不直接连接到核心网11。取而代之地，它以无线方式连接到供给方基站7，供给方基站7可操作用于提供去往核心网11的连接。
[0050]如图所示，移动中继节点3包括收发器电路71，收发器电路71可操作用于经由基站天线73向基站7发送信号和接收来自基站7的信号，以及经由UE天线75向用户设备5发送信号和接收来自用户设备5的信号。收发器电路71的操作是由控制器77根据存储在存储器79中的软件来控制的。该软件包括:操作系统81、通信控制模块83、跟踪区域处理模块87以及操作和维护模块89，等等。
[0051]该通信控制模块83可操作用于控制与用户设备5和基站7的通信，例如包括:分配在其与用户设备5和基站7中每一个的通信中收发器电路71要使用的资源。
[0052]跟踪区域处理模块87可操作用于:使得移动中继节点发送已经预先配置在移动中继节点中的固定的跟踪区域标识符或者由核心网11分配给移动中继节点的固定的跟踪区域标识符。跟踪区域处理模块87还负责发送跟踪区域更新消息(如果被编程为这么做的话)。[0053]操作和维护模块89负责存储它从0AM15接收的用于移动中继节点3的各种工作参数，如跟踪区域标识符。
[0054]移动性管理实体
[0055]图5示意性地示出了图1所示的移动性管理实体13的主要组件。如上面所提到的，MME13是通过下述方式向用户设备5提供移动性服务的通信节点:维护与用户设备5在移动(蜂窝)电信系统I内的当前位置相关的信息，使得UE5发起的或者针对UE5的任何通信可被恰当地转发。如图所示，移动性管理实体13包括:收发器电路91，其可操作用于经由网络接口 93向其他网络单元发送信号以及接收来自其他网络单元的信号，以及经由基站接口 95向基站7发送信号和接收来自基站7的信号。收发器电路91的操作是由控制器97根据存储在存储器99中的软件来控制的。该软件包括:操作系统101、通信控制模块103、跟踪区域处理模块107和寻呼模块109，等等。存储器99还存储由MME13维护和使用的UE /中继的移动性管理数据111。
[0056]通信控制模块103可操作用于控制与各种网络设备(诸如基站7、0AM15和HSS17)的通信。
[0057]跟踪区域处理模块107可操作用于:当UE /中继在移动性管理实体13所控制的区域中四下移动时，维护和更新UE /中继的移动性管理数据111。当UE /中继不再处于MME13所控制的区域内时，跟踪区域处理模块107可操作用于移除与该UE /中继有关的数据，并且将所述数据传送给负责UE /中继正移动进入的新区域的另一移动性管理实体。
[0058]寻呼模块109可操作用于:当正在建立针对UE5的新通信时，发送针对UE5的寻呼消息。这种新的通信可以是语音呼叫、数据连接等等。
[0059]操作
[0060]如上文所讨论的，MME13可以根据下述方式来跟踪移动中继节点的移动(以及因此可以跟踪关联的UE的移动):选项i)当移动中继节点3从供给方基站7-2移动到供给方基站7-3时，MME13接收的路径切换请求或切换通知消息；或者选项ii)移动中继节点3发送的NAS跟踪区域更新消息(如果它被编程为报告跟踪区域的这种变化)。现在将详细描述针对这两个选项的示例实施例的操作。
[0061]针对中继的附着操作(选项I和选项2)
[0062]图6a是示出了移动中继节点3经由供给方基站7附着到核心网11并且接收它的静态的小区ID和跟踪区域标识符的方式的时序图。如图所示，在步骤SI中，移动中继节点3通过发送“RRC连接建立”请求来发起该过程。该消息包含移动中继节点3的标识符等等。在步骤S2中，移动中继节点3和移动性管理实体13执行必需的“NAS附着、认证和安全性”过程，该过程定义了移动中继节点3和核心网所使用的工作参数。在步骤S3a中，在供给方基站7与移动性管理实体13之间执行“初始SI上下文建立”过程，包括向供给方基站7发送“NAS附着接受”响应。
[0063]这之后在步骤S3b中进行在供给方基站7与移动中继节点3之间的“RRC连接重新配置”过程。然后在步骤S4中，移动中继节点3从0AM15接收最终的配置数据。该配置数据包括:分配给移动中继节点3的用于分别处理其在无线电小区级别和跟踪区域级别上的移动性的静态的小区ID和静态的跟踪区域标识符。然后，在步骤S5中，移动中继节点3可以开始作为供给方基站7的中继来工作，并且准备好接收来自其覆盖区域内的用户设备5的连接。
[0064]UE通过中继附着到网络(选项I和选项2)
[0065]图6b是示出了 UE5经由移动中继节点3附着到核心网11的方式的时序图。
[0066]如图所示，在步骤SI I中，用户设备5向移动中继节点3发送“RRC连接建立”请求。响应于此，移动中继节点3生成“初始UE消息”，该消息包括用户设备5的临时ID、“NAS附着请求”、及其自身的中继节点标识符(“RN ID”)。在步骤S12a中，移动中继节点3将所生成的消息发送到供给方基站7，在步骤SI 12b中供给方基站7将其转发给移动性管理实体
13。因为中继节点标识符被包括在接收到的消息中，所以移动性管理实体13知道用户设备5正在经由所识别的移动中继节点3进行连接。针对要与UE5关联的跟踪区域，移动性管理实体13于是在UE /中继的移动性管理数据111中存储与转发了“初始UE消息”的供给方基站7关联的跟踪区域标识符。MME13还在UE /中继的移动性管理数据111中存储表明该UE正与所识别的移动中继节点相关联的指示。这在图5中示出一图5示出了 UE-2与移动中继节点RN-1相关联，并且它们都在跟踪区域TA-1中。在步骤14a中，MME13通过发送包含“NAS附着接受”响应的“SI上下文建立”消息，经由供给方基站7来确认用户设备5现在已连接到移动中继节点3。在步骤S14b中，移动中继节点3向用户设备5发送“RRC连接重新配置”消息。由于MME13现在意识到UE5经由移动中继节点3连接，所以可以避免冗余信令(根据下面的说明将变得清楚)。[0067]在不改变MME的情况下的中继节点移动性(选项I)
[0068]图6c以通用术语示出了在相同的MME13被用于目标供给方基站7-3时移动中继节点3切换到目标供给方基站7-3的方式。如图所示，在步骤S21中，移动中继节点3向目标供给方基站7-3发送RRC连接重新配置完成消息，该RRC连接重新配置完成消息包括移动中继节点3的中继节点标识符(RN ID)，以用于已连接模式移动性的目的。作为响应，在步骤S22中，目标供给方基站7-3向MME13发送路径切换请求，该路径切换请求识别出中继节点标识符和与目标供给方基站7-3相关联的新的跟踪区域，等等。MME13因此能够知道移动中继节点已经移动到在所接收的路径切换请求中识别的新的跟踪区域(或正在移动过程中)。在步骤S24中，MME13更新存储在UE /中继的移动性管理数据111中的该移动中继节点3的跟踪区域信息，并且还更新MME13知道的与该移动中继节点3相关联的UE5的跟踪区域。MME13还向HSS17通知与移动中继节点3相关联的每个UE5的新的跟踪区域，以便向HSS17更新所有UE5的位置信息。因此，MME13和HSS17可保持跟踪与移动中继节点3关联的UE5，而无需让它们必须向核心网11发送任何新的消息。在步骤S26中，MME13还向目标供给方基站7-3回送路径切换请求应答。这样就完成了该过程，并且在步骤S27中移动中继节点3开始作为目标供给方基站7-3的中继来工作。
[0069]在MME发生改变的情况下的中继节点移动性(选项I)
[0070]图6d以通用术语示出了在因为目标供给方基站7-3是由不同的MME13提供服务所以MME13也发生改变时移动中继节点3切换到目标供给方基站7-3的方式。如图所示，在步骤S31中，源供给方基站7-2向源11^13-1发送要求!10 010 Required)消息，该消息包括要切换的移动中继节点3的中继节点标识符(RN ID)。在步骤S32中，源MME13-1向目标MME13-2发送前向重定位请求消息，该消息包括移动中继节点的细节和源MME13-1中存储的针对与移动中继节点3关联的UE5的全部UE上下文信息。在步骤S33中，目标MME13-2向目标供给方基站7-3发送HO请求消息，该消息包含移动中继节点3的中继标识符。该消息请求目标供给方基站7-3准备好用于移动中继节点3的HO资源。作为回应，在步骤S34中，目标供给方基站7-3向目标MME13-2回送HO请求应答消息。然后，目标MME13-2向源MME13-1发送用于确认所请求的切换的前向重定位响应消息。在步骤S36中，源MME13-1经由源供给方基站7-2向移动中继节点3发送HO命令。这指示移动中继节点执行到目标供给方基站7-3的切换，这通过在步骤S37中向目标供给方基站7-3发送RRC连接重新配置消息来发起。该消息包括中继节点的标识符(RN ID)。响应于接收到该消息，目标供给方基站7-3向目标MME13-2发送HO通知消息。该通知消息包括:中继节点标识符和新的跟踪区域的标识符，从而向目标MME13-2通知移动中继节点3已经改变了跟踪区域。因为已经由源MME13-1向目标MME13-2通知与移动中继节点3关联的UE5，所以，目标MME13-2可以更新在UE /中继的移动性管理数据111中保持的针对移动中继节点和关联的UE5的跟踪区域信息。目标MME13-2还向HSS17通知关联的UE5的新的跟踪区域信息。
[0071]因而，如可以从上面的描述看出的，MME13能够根据路径切换请求或者根据HO通知消息，发现移动中继节点(因此，与移动中继节点3关联的UE5)的跟踪区域的改变，而无需移动中继节点或UE部分上的进一步动作。
[0072]在MME发生改变的情况下的中继节点移动性(选项2)
[0073]图7a以通用术语示出了针对上文提到的选项2在相同的MME13用于目标供给方基站7-3时，移动中继节点3切换到目标供给方基站7-3的方式。步骤S21和S22与图6c所示的相同。然而，在该选项中，响应于接收到路径切换请求消息，MME13不更新其存储的针对移动中继节点3和关联的UE5的组的跟踪区域信息。在该选项中，MME13进行等待，直到在步骤S41中移动中继节点3发送NAS跟踪区域更新请求。该消息识别了移动中继节点和新的跟踪区域。在步骤S42中，MME13使用该信息来识别与移动中继节点3关联的UE5的组，然后更新针对移动中继节点3和那些关联的UE5中的每个UE5的跟踪区域信息(存储在UE /中继的移动性管理数据111中)。该MME13还向HSS17通知针对与移动中继节点3关联的UE的新的跟踪区域。在步骤S43中，MME13向移动中继节点3发送NAS区域更新接受消息，并且在步骤S44中，中继开始作为新的跟踪区域中的中继来工作。在步骤S45中，MME13向目标供给方基站7-3发送响应于步骤S22中接收到的请求的路径切换请求应答消肩、O
[0074]在MME发生改变的情况下的中继节点移动性(选项2)
[0075]图7b以通用术语示出，针对上文讨论的选项2，在因为目标供给方基站7-3是由不同的MME13提供服务所以MME13也发生改变时移动中继节点3切换到目标供给方基站7-3的方式。如图所示，在该情况下，步骤S31到S38与选项I中的相同。然而，在本示例实施例中，在步骤S38中，发送的“HO通知”消息使得MME13仅更新所存储的移动中继节点3的跟踪区域，因为由移动中继节点3向UE5广播的静态的跟踪区域标识符没有改变。
[0076]为了也更新移动中继节点3和关联的UE5的跟踪区域，在步骤S51中，移动中继节点3向目标MME13-2发送用于识别移动中继节点3和新的跟踪区域的NAS跟踪区域更新请求消息。作为响应，目标MME13-2用移动中继节点3和关联的UE5的新的跟踪区域来更新UE /中继的移动性管理数据111。目标MME13-2也通知HSS17。在步骤S53中，目标MME13-2向移动中继节点3发送NAS跟踪区域更新接受消息，并且该过程结束。[0077]实施例2-概述
[0078]图8示意性地示出了根据第二示例实施例的移动通信系统I。该示例实施例与第一示例实施例类似，然而，火车2的拥有者事先向核心网11给出与火车2有关的某些方向信息。核心网11使用该方向信息在移动中继节点3和关联的UE5中预配置移动中继节点3和关联的UE5预期通过的预期跟踪(或位置)区域码的列表。只要移动中继节点3和关联的UE在这些TAC内移动，则不需要向核心网11通知它们的跟踪区域的变化。如果它们移动到不在该列表上的跟踪区域，则移动中继节点3和关联的UE5依然必须执行NAS跟踪区域更新。以这种方式，只要中继沿着预期路径行进，则不需要向核心网11发送NAS TA更新消息。
[0079]如果核心网没有关于移动中继节点3的计划路线或行进方向的足够信息，则它准备被视为移动中继节点3最有可能访问的候选的相邻跟踪区域的扩展列表。
[0080]中继的预配置和针对中继的附加操作
[0081]图9a是示出了在该示例实施例中移动中继节点3的预配置的时序图。如图所示，在步骤S61中，0AM15接收来自火车运营商的详细介绍火车要采用的路线的方向信息的细节。0AM15使用该方向信息来识别沿着火车2要采用的路线的跟踪区域。在步骤S63中，该信息被传递给HSS17，以在对将与移动中继节点3关联的UE5的后续配置中使用。该0AM15也使用该方向信息来确定移动中继节点3在其沿着所定义的路线行进时将连接到的供给方基站7的列表。如下面将要描述的那样，0AM15在其配置移动中继节点3时，向移动中继节点发送该信息。
[0082]随后，当移动中继节点3初始附着到核心网11时，在步骤S65中，其向供给方基站7发送RRC连接建立消息。如在第一示例实施例中一样，该消息包括中继节点的标识符。在步骤S66中，移动中继节点3和移动性管理实体13执行必需的“NAS附着、认证和安全性”过程，该过程定义了由移动中继节点3和核心网使用的工作参数。在步骤S67a中，在供给方基站7与移动性管理实体13之间执行“初始SI上下文建立”过程，其包括向供给方基站7发送“NAS附着接受”响应。
[0083]这之后在步骤S67b中进行在供给方基站7与移动中继节点3之间的“RRC连接重新配置”过程。然后，在步骤S68中，移动中继节点3从0AM15接收最终的配置数据。在该示例实施例中，该配置数据包括移动中继节点3沿其定义的路线预期连接的预定供给方基站7的列表。该列表随后被移动中继节点3用于便于识别当移动中继节点3沿其定义的路线移动时其预期连接的那些基站7。
[0084]UE经由中继附着到网络
[0085]图9b是示出了 UE附着到移动中继节点3的时序图。步骤S71至S72b与上面描述的步骤Sll到S12b相同，因此将不再次描述。在该示例实施例中，在MME13接收到初始UE消息后，在步骤S73中，它从HSS17取回预配置的跟踪区域的列表。在步骤S74a中，MME13向供给方基站7发送SI上下文建立消息，该消息包括该跟踪区域列表，在步骤S74b该跟踪区域列表被转发到UE。在步骤S75中，当火车沿其定义的路线移动时，UE5监视跟踪区域的变化，并且当跟踪区域在预配置的跟踪区域列表内改变时不执行NAS信令更新。
[0086]如在第一示例实施例中一样，MME13必须保持跟踪移动中继节点所在的位置(并且因此保持跟踪关联的UE所在的位置)。它可以以与第一示实施例中相同的方式(参见图6c, 6d, 7a或7b)来完成这一点，——根据从移动中继节点3发送的RRC连接消息，或者根据从移动中继节点3发送的NAS更新消息。该信息是MME13所需要的，使得它可以向正确的跟踪区域中的基站发送针对关联的UE5的任何寻呼消息。
[0087]修改和备选
[0088]上文已经描述了详细的示例实施例。本领域技术人员将会理解，可以对上述示例实施例做出许多修改和替代，同时仍受益于其中体现的本发明。
[0089]在备选示例实施例中，例如，如果中继节点不将其中继节点标识符插入经由供给方基站发送的“初始UE消息”(在步骤S12a)，则供给方基站可以在将该消息转发给移动性管理实体之前插入中继节点标识符(步骤S12b)。
[0090]在上述示例实施例的又一备选方案中，可以使用固定的无线电小区标识符，而不是固定的跟踪区域标识符。
[0091]上面描述了两个示例实施例。可以提供另一示例实施例，其中，当安装了中继节点的交通工具的路线信息是事先已知时，根据第二示例实施例的中继和UE编程有预配置的跟踪区域或供给方基站的列表；以及其中，当不能事先获得中继的路线知识时，中继根据第一示例实施例工作。
[0092]尽管在上面的示例实施例中，已经描述了中继节点标识符，以便于关联的UE的群体移动性，而没有移动中继节点与基站之间以及在基站和移动性管理实体之间的过多信令，但是也可以使用其他合适的标识符。例如，可以代之以使用中继节点的IP或MAC地址或已分配或指派给移动中继节点的任何其他唯一标识符。该标识符可以由移动中继节点或供给方基站或通信网络的任何其它单元来提供。
[0093]在上面的示例实施例中，描述了基于移动电话的电信系统。本领域技术人员将会理解，在本申请中描述的信令技术可被用在其它通信系统中。其它通信节点或设备可以包括用户设备，如个人数字助理、膝上型计算机、网络浏览器等。本领域技术人员将会理解，上述中继系统被用于移动通信设备并不是必须的。该系统可被用于扩展下述网络中的基站的覆盖，所述网络还具有一个或多个固定的计算设备，或者具有替代移动通信设备的一个或多个固定的计算设备。
[0094]在上面的描述中，为了便于理解，将供给方基站、移动中继节点、移动性管理实体、以及用户设备描述为具有多个离散的模块。尽管对于某些应用(例如，其中现有系统已经被修改以实现本发明)这些模块可以以这种方式提供，但是在其它应用中，例如在设计时从一开始就考虑本发明特征的系统中，这些模块可被内置在整个操作系统或代码中，使得这些模块可能无法区分为离散实体。这些模块也可以用软件、硬件、固件或它们的组合来实现。
[0095]尽管本文描述的包括中继节点标识符的信令消息在简单性、易于实现和最小化所需消息数目方面是有利的，但是可以按众多不同方式中的任意方式来发送中继节点标识符。例如可以在上文示例实施例中描述的消息之前或之后的单独消息中发送中继节点标识符。而且，替代修改所描述的信令消息，可以生成包括中继节点标识符的全新的消息。
[0096]尽管，在易于实现方面，对于移动中继节点或者基站而言，将中继节点标识符插入初始UE消息是有利的，但是应该理解MME可以在单独的消息中向移动中继节点请求该标识符。[0097]在上述示例实施例中，UE、移动中继站和基站将各自包括收发器电路。典型地，该电路将由专用硬件电路来形成。然而，在一些示例性实施例中，收发器电路的一部分可被实现为由相应控制器运行的软件。
[0098]在上面的示例实施例中，描述了众多软件模块。本领域技术人员将理解，软件模块可以以已编译或未编译的形式提供，并且可以作为计算机网络上的或记录介质上的信号来提供给基站或中继站。此外，由该软件的部分或全部来执行的功能可以使用一个或多个专用硬件电路来执行。
[0099]各种其它修改对于本领域技术人员而言将是明显的，并且将不再在本文中更详细地描述。
[0100]本申请基于2011年9月30日提交的英国专利申请N0.1116924.0，并且要求其优先权，在此通过全文引用将其公开内容并入本文。
【权利要求】
1.一种在通信系统中使用的中继节点，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述中继节点包括: 收发器电路，用于向基站发送信号和从所述基站接收信号，以及向与所述中继节点关联的一个或多个用户设备发送信号和从所述一个或多个用户设备接收信号； 存储器，用于存储中继节点标识符；以及 通信控制器，用于控制关联的用户设备与所述基站之间的通信； 其中，所述通信控制器能够操作用于:当所述中继节点连接到所述基站时，向所述基站发送所述中继节点标识符；以及 其中，所述通信控制器能够操作用于:从关联的用户设备接收连接消息，以及被布置为将所述中继节点标识符插入所述连接消息中，以及向所述基站发送所述连接消息。
2.根据权利要求1所述的中继节点，其中，所述通信控制器能够操作用于从第一基站接收固定的跟踪区域标识符；所述中继节点能够操作用于向与所述中继节点关联的所述一个或多个用户设备广播固定的跟踪区域；所述中继节点能够操作用于连接到属于与所述第一基站的跟踪区域不同的跟踪区域的第二基站；以及所述中继节点被布置为继续向关联的所述一个或多个用户设备广播所述固定的跟踪区域。
3.根据权利要求1所述的中继节点，其中，所述通信控制器能够操作用于从第一基站接收固定的无线电小区标识符；所述中继节点能够操作用于向与所述中继节点关联的所述一个或多个用户设备广播固定的无线电小区；所述中继节点能够操作用于连接到属于与所述第一基站的无线电小区不同的无线电小区的第二基站；以及所述中继节点被布置为继续向关联的所述一个或多个用户设备广播所述固定的无线电小区。
4.根据权利要求1所述的中继节点，其中，所述通信控制器被布置为接收所述中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表，以及所述通信控制器被布置为向关联的所述一个或多个用户设备传输所述跟踪区域的预定义列表。
5.根据权利要求1或4所述的中继节点，其中，所述通信控制器被布置为接收所述中继节点预期连接到的基站的预定义列表，以及所述中继节点被布置为:当所述中继节点从第一基站移动到属于与所述第一基站的跟踪区域不同的跟踪区域的第二基站时，如果所述第二基站在所述预定义列表上，则不发送跟踪区域更新。
6.根据权利要求1或4所述的中继节点，其中，所述通信控制器被布置为接收所述中继节点预期连接到的基站的预定义列表，以及所述中继节点被布置为:当所述中继节点从第一基站移动到属于与所述第一基站的跟踪区域不同的跟踪区域的第二基站时，发送跟踪区域更新。
7.—种在通信系统中使用的基站，所述基站包括: 收发器电路，被布置为:向所述通信系统的网络节点发送信号和从所述通信系统的网络节点接收信号，以及向中继节点发送信号和从所述中继节点接收信号，所述中继节点允许一个或多个用户设备经由所述中继节点连接到所述基站；以及 通信控制器，能够操作用于当所述中继节点连接到所述基站时接收中继节点标识符，并且能够操作用于向所述网络节点发送所述中继节点标识符；以及 其中，所述通信控制器能够操作用于从所述中继节点接收来自与所述中继节点相关联的用户设备的连接消息，并且能够操作用于将所接收的连接消息连同所述中继节点标识符一起向所述网络节点发送。
8.根据权利要求7所述的基站，其中，所述中继节点标识符被包含在所述基站从所述中继节点接收到的用户设备连接消息中，以及所述通信控制器能够操作用于向所述网络节点转发所接收的用户设备连接消息。
9.根据权利要求7或8所述的基站，其中，所述通信控制器能够操作用于从网络节点接收针对所述中继节点的固定的跟踪区域，并且能够操作用于向所述中继节点转发所接收的固定的跟踪区域。
10.根据权利要求7或8所述的基站，其中，所述通信控制器能够操作用于从网络节点接收针对所述中继节点的固定的无线电小区，并且能够操作用于向所述中继节点转发所接收的固定的无线电小区。
11.根据权利要求7或8所述的基站，其中，所述通信控制器能够操作用于从网络节点接收所述中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表，并且能够操作用于向所述中继节点转发所述预定义列表。
12.根据权利要求7到11中任一项所述的基站，其中，所述通信控制器被布置为从网络节点接收所述中继节点预期连接到的基站的预定义列表，并且被布置为向所述中继节点转发所述基站的预定义列表。
13.—种在通信系统中使用的网络节点，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述网络节点包括: 收发器电路，被布置为向所述基站发送信号和从所述基站接收信号；以及 通信控制器，能够操作用于当中继节点连接到第一基站时从所述第一基站接收中继节点标识符，并且能够操作用于将所述中继节点标识符连同跟踪区域数据一起存储，所述跟踪区域数据对应于与从其接收所述中继节点标识符的所述第一基站关联的跟踪区域；以及所述通信控制器能够操作用于从所述第一基站接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息，并且能够操作用于存储将所述用户设备与所述中继节点相关联的数据，使得与所述中继节点关联的跟踪区域数据也与所述用户设备相关联。
14.根据权利要求13所述的网络节点，其中，所述通信控制器能够操作用于当所述中继节点连接到第二基站时从所述第二基站接收中继节点标识符，并且能够操作用于在所述第二基站的跟踪区域不同于所述第一基站的跟踪区域的情况下，更新与所述中继节点关联的跟踪区域和与关联于所述中继节点的任意用户设备关联的跟踪区域。
15.根据权利要求13或14所述的网络节点，其中，所述通信控制器响应于接收到所述用户设备连接消息，经由所述第一基站和所述中继节点向所述用户设备发送所述中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表。
16.根据权利要求13或14所述的网络节点，其中，所述通信控制器能够操作用于经由所述第一基站向所述中继节点转发供所述中继节点使用的固定的跟踪区域标识符。
17.根据权利要求13或14所述的网络节点，其中，所述通信控制器能够操作用于经由所述第一基站向所述中继节点转发供所述中继节点使用的固定的无线电小区标识符。
18.根据权利要求13或14所述的网络节点，其中，所述通信控制器响应于接收到所述中继节点标识符，向另一网络节点转发与所述中继节点关联的任意用户设备。
19.根据权利要求13所述的网络节点，其中，所述通信控制器能够操作用于从中继节点接收跟踪区域更新消息。
20.根据权利要求19所述的网络节点，其中，所述通信控制器能够操作用于向另一网络实体更新与关联于所述中继节点的任意用户设备关联的跟踪区域。
21.一种与通信系统一起使用的用户设备，所述用户设备包括: 收发器电路，被布置为向移动中继节点发送信号和从所述移动中继节点接收信号；以及 通信控制器，能够操作用于与所述移动中继节点相关联，以及从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前跟踪区域； 跟踪区域处理器，能够操作用于当所述用户设备进入新的跟踪区域时发送跟踪区域更新消息； 其中，所述通信控制器能够操作用于接收所述移动中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表，并且能够操作用于当所述新的跟踪区域在预定列表上时禁止所述跟踪区域处理器的操作。
22.根据权利要求21所述的用户设备，其中，所述跟踪区域处理器能够操作用于检测新的跟踪区域，能够操作用于将所述新的跟踪区域与所述预定义列表上的跟踪区域进行比较，并且能够操作用于在所述新的跟踪区域与所述预定义列表上的跟踪区域匹配的情况下不发送跟踪区域更新消息。
23.根据权利要求21所述的用户设备，其中，通信控制器能够操作用于与所述移动中继节点进行关联，以及从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前无线电小区。
24.一种在通信系统中使用的中继节点，所述通信系统具有多个基站，所述中继节点包括: 用于当所述中继节点连接到基站时向所述基站发送中继节点标识符的装置； 用于从关联的用户设备接收连接消息的装置； 用于将所述中继节点标识符插入所接收的连接消息中的装置；以及 用于向所述基站发送所述连接消息的装置。
25.—种在通信系统中使用的基站，所述基站包括: 用于当中继节点连接到所述基站时接收中继节点标识符的装置； 用于向所述通信系统的网络节点发送所述中继节点标识符的装置； 用于从所述中继节点接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息的装置；以及 用于将所接收的连接消息连同所述中继节点标识符一起向所述网络节点发送的装置。
26.—种在通信系统中使用的网络节点，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述网络节点包括: 用于当中继节点连接到基站时从所述基站接收中继节点标识符的装置； 用于将所述中继节点标识符连同对应于与所述基站关联的跟踪区域的跟踪区域数据一起存储的装置；以及 用于从所述基站接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息的装置；以及 用于存储将所述用户设备与所述中继节点相关联的数据，使得与所述中继节点相关联的跟踪区域数据也与所述用户设备相关联的装置。
27.一种与通信系统一起使用的用户设备，所述用户设备包括: 用于与移动中继节点相关联的装置； 用于从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前跟踪区域的装置； 用于当所述用户设备接收新的跟踪区域时发送跟踪区域更新消息的装置； 用于接收所述移动中继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表的装置；以及 用于当所述新的跟踪区域在预定列表上时阻止发送跟踪区域更新消息的装置。
28.根据权利要求27所述的用户设备，还包括:用于从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前无线电小区的装置。
29.一种由通信系统的中继节点执行的方法，所述通信系统具有多个基站，所述方法包括: 当所述中继节点连接到基站时向所述基站发送中继节点标识符； 从关联的用户设备接收连接消息； 将所述中继节点标识符插入所接收的连接消息中；以及 向所述基站发送所述连接消息。
30.一种由通信系统的基站执行的方法，所述方法包括: 当中继节点连接到所述基站时接收中继节点标识符； 向所述通信系统的网络节点发送所述中继节点标识符； 从所述中继节点接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息；以及 将所接收的连接消息连同所述中继节点标识符一起向所述网络节点发送。
31.一种由通信系统的网络节点执行的方法，所述通信系统具有布置在多个跟踪区域中的多个基站，所述方法包括: 当中继节点连接到第一基站时从所述第一基站接收中继节点标识符； 将所述中继节点标识符连同对应于与所述第一基站关联的跟踪区域的跟踪区域数据一起存储；以及 从所述第一基站接收来自与所述中继节点关联的用户设备的连接消息；以及存储将所述用户设备与所述中继节点相关联的数据，使得与所述中继节点相关联的跟踪区域数据也与所述用户设备相关联。
32.—种由通信系统的用户设备执行的方法，所述方法包括: 与移动中继节点相关联； 从所述移动中继节点接收所述移动中继节点所处的当前跟踪区域； 当所述用户设备接收新的跟踪区域时发送跟踪区域更新消息； 接收所述移动中 继节点预期通过的跟踪区域的预定义列表；以及 当所述新的跟踪区域在预定列表上时阻止发送跟踪区域更新消息。
33.一种计算机程序产品，包括计算机可执行指令，所述指令用于使得可编程计算机设备被配置为权利要求1到6或24中任一项所述的中继节点，权利要求7到12或25中任一项所述的基站，权利要求13到20或26中任一项所述的网络节点，或者权利要求21到23或27、28中任一项所述的用户设备。
【文档编号】H04W84/00GK103843451SQ201280047639
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年8月29日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】卡罗琳·贾科特, 戈特弗里德·帕兹, 林贞福, 托马斯·德尔索尔 申请人:日本电气株式会社